一种基于活塞装置的柱中抬升受控摇摆钢框架制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于活塞装置的柱中抬升受控摇摆钢框架，包括自下而上依次固定连接的基础、下段柱、钢基座和上段柱；钢基座内部中空设置，钢基座内部固定设置有活塞装置，活塞装置包括活塞筒、活塞和活塞杆，活塞滑动连接在活塞筒中，滑动方向为竖直方向，活塞顶部设置有球形凹槽，活塞杆底端为球形，限位于活塞中，活塞的球形凹槽和活塞杆底端组成球铰结构，活塞杆顶端与上段柱底端固定连接。在保证结构具有足够抗震能力的同时，可有效减少地震作用下结构的摇摆变形、降低倾覆风险、提高钢框架自复位和耗能能力，实现结构震后功能的快速恢复。快速恢复。快速恢复。

【技术实现步骤摘要】
一种基于活塞装置的柱中抬升受控摇摆钢框架


[0001]本技术属于结构抗震领域，涉及一种基于活塞装置的柱中抬升受控摇摆钢框架。

技术介绍

[0002]随着建筑技术的进步，建筑结构不仅要满足在地震中保护人们生命财产安全，更重要的是在震后快速恢复其正常使用功能。自复位结构体系能够减少地震响应、稳定耗散地震能量，同时利用自复位能力减小结构震后残余变形，便于震后更换和修复，实现结构功能的快速恢复，大幅减少地震造成的经济损失。摇摆结构作为自复位结构体系中的一种，通过结构摇摆减少或避免主体结构损坏；放松特定位置的连接，将地震作用下的损伤集中在外加耗能元件上；利用后张筋或钢绞线提供自复位能力有效降低甚至消除结构残余变形。
[0003]柱脚可抬升受控摇摆钢框架，作为自复位结构和摇摆结构的组合，通过放松柱脚节点，在地震作用时允许一侧柱脚抬升，结合后张筋或钢绞线提供自复位能力，使结构具有良好的抗震性能。柱脚可抬升摇摆钢框架虽然放大结构摇摆有效降低了地震损伤，但较大的摇摆变形增大了二阶效应产生的倾覆力矩，并且基础对柱脚的约束作用有限，降低了结构的抗倾覆能力，增大了结构倾覆的风险，不利结构抗震性能的发挥和在抗震设防区的应用。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于活塞装置的柱中抬升受控摇摆钢框架，在保证结构具有足够抗震能力的同时，强震作用下底层柱反弯点以上的结构可发生摇摆，从而减小了结构摇摆变形的二阶效应，可有效减少地震作用下结构的摇摆变形、降低倾覆风险、提高钢框架自复位和耗能能力，实现结构震后功能的快速恢复。
[0005]为达到上述目的，本技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种基于活塞装置的柱中抬升受控摇摆钢框架，包括自下而上依次固定连接的基础、下段柱、钢基座和上段柱；
[0007]钢基座内部中空设置，钢基座内部固定设置有活塞装置，活塞装置包括活塞筒、活塞和活塞杆，活塞滑动连接在活塞筒中，滑动方向为竖直方向，活塞顶部设置有球形凹槽，活塞杆底端为球形，限位于活塞中，活塞的球形凹槽和活塞杆底端组成球铰结构，活塞杆顶端与上段柱底端固定连接。
[0008]优选的，钢基座连接有多根SMA绞线，SMA绞线底端与钢基座底端连接，SMA绞线中间部分贯穿钢基座，SMA绞线顶端与上段柱连接。
[0009]进一步，上段柱外嵌套有加劲角钢，SMA绞线顶端连接加劲角钢。
[0010]再进一步，钢基座底端与加劲角钢顶端均设置有多个预应力绞线锚具，SMA绞线两端与预应力绞线锚具连接。
[0011]进一步，上段柱每侧设置有两根SMA绞线。
[0012]进一步，SMA绞线采用NiTi形状记忆合金丝制成。
[0013]优选的，钢基座和上段柱之间设置有十字型连接座，十字型连接座上设置有四个侧板，组成十字型，十字型连接座周围均布有多个阻尼器连接板，阻尼器连接板固定在钢基座顶部，十字型连接座的每个侧板与阻尼器连接板之间连接有阻尼器。
[0014]进一步，每个阻尼器连接板均包括一块横板和两块竖板，横板固定在钢基座顶部，两块竖板位于十字型连接座侧板两侧，阻尼器贯穿十字型连接座侧板，两端分别与两块竖板连接。
[0015]再进一步，阻尼器中间与两端直径相同，阻尼器端部与中间之间的部位直径等于端部直径的一半。
[0016]进一步，每个阻尼器连接板上设置有三个阻尼器。
[0017]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0018]本技术通过在结构中间设置活塞装置，在地震作用下活塞在活塞筒内发生往复运动，使底层柱1/2高度处产生“抬升”与“闭合”，形成上部结构的抬升与摇摆；利用球铰结构任意方向转动特点，使上端柱可以绕球铰自由转动；倾覆力矩使活塞与钢圆筒筒壁紧密接触传递剪力，活塞与地板间的挤压可以传递竖向荷载，在“闭合”柱的1/2柱高出形成反弯点，使底层柱上、下段呈反向曲率受弯，减少底层柱的受弯变形，从而减小上部结构的摇摆，降低结构倾覆力矩。由于活塞仅在钢圆筒内做竖向往复运动，从而可以有效防止结构摇摆时发生侧向滑动，无需额外设置水平限位装置。
[0019]进一步，利用SMA绞线的超弹性效应提供结构的自复位能力，使结构在震后能够恢复到初始状态而不出现残余变形。
[0020]进一步，利用阻尼器在任何方向发生变形并且同时耗散不同方向输入的能量，在不同方向提供相同阻尼及刚度的优点，低屈服点钢材良好的疲劳性能和焊接性能，为结构提供稳定的耗能能力。
附图说明
[0021]图1为本技术的摇摆单柱立面图；
[0022]图2为本技术的摇摆单柱平面图；
[0023]图3为本技术的摇摆单柱构造分解图；
[0024]图4为本技术的活塞装置构造示意图；
[0025]图5为本技术的摇摆钢框架摇摆节点布置图。
[0026]其中：1、基础，2、基础底板，3、锚栓，4、下段柱，5、钢基座，6、活塞筒，7、活塞底板，8、活塞，9、活塞杆，10、阻尼器连接板，11、高强螺栓，12、十字形连接座，13、阻尼器，14、上段柱，15、加劲角钢，16、SMA绞线，17、预应力绞线锚具。
具体实施方式
[0027]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下
所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0028]需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0029]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0030]如图1
‑
3所示，为本技术所述的基于活塞装置的柱中抬升受控摇摆钢框架，包括自下而上依次固定连接的基础1、下段柱4、钢基座5、十字型连接座12和上段柱14。
[0031]预留孔的基础底板2和基础1通过锚栓3连接，底层下段柱4通过等强度焊连接在基础底板2上，用于固定活塞装置的钢基座5焊接在H型下段柱4上，活塞装置固定在钢基座5内，阻尼器连接板10通过高强螺栓11连接与钢基座5顶部，低屈服点阻尼器13穿过十字型连接座12的外伸段，两端焊接在阻尼器连接板10上，活塞杆9焊接于十字形型连接板12中心底部。
[0032]如图4所示，整个活塞装置由活塞筒6、活塞底板7、活塞8和活塞杆9构成，其中活塞底板7通过位置关系限位在活塞筒6中，为活塞装置提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于活塞装置的柱中抬升受控摇摆钢框架，其特征在于，包括自下而上依次固定连接的基础(1)、下段柱(4)、钢基座(5)和上段柱(14)；钢基座(5)内部中空设置，钢基座(5)内部固定设置有活塞装置，活塞装置包括活塞筒(6)、活塞(8)和活塞杆(9)，活塞(8)滑动连接在活塞筒(6)中，滑动方向为竖直方向，活塞(8)顶部设置有球形凹槽，活塞杆(9)底端为球形，限位于活塞(8)中，活塞(8)的球形凹槽和活塞杆(9)底端组成球铰结构，活塞杆(9)顶端与上段柱(14)底端固定连接。2.根据权利要求1所述的基于活塞装置的柱中抬升受控摇摆钢框架，其特征在于，钢基座(5)连接有多根SMA绞线(16)，SMA绞线(16)底端与钢基座(5)底端连接，SMA绞线(16)中间部分贯穿钢基座(5)，SMA绞线(16)顶端与上段柱(14)连接。3.根据权利要求2所述的基于活塞装置的柱中抬升受控摇摆钢框架，其特征在于，上段柱(14)外嵌套有加劲角钢(15)，SMA绞线(16)顶端连接加劲角钢(15)。4.根据权利要求3所述的基于活塞装置的柱中抬升受控摇摆钢框架，其特征在于，钢基座(5)底端与加劲角钢(15)顶端均设置有多个预应力绞线锚具(17)，SMA绞线(16)两端与预应力绞线锚具(17)连接。5.根据权利要求2所述的基于活塞装置的柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：连鸣，周玉浩，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：新型
国别省市：